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工程塑料在汽車塑料零部件的應(yīng)用探秘
隨著汽車輕量化的趨勢(shì)，汽車塑料零部件的使用越來越多。發(fā)達(dá)國(guó)家將汽車用塑料量作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，德國(guó)汽車用塑料占整體材料的15%。近年來我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前汽車年產(chǎn)量超過400萬輛，參照國(guó)外的趨勢(shì)，汽車行業(yè)年用改性塑料將在50萬噸以上，其中工程塑料占了很大一部分比例，應(yīng)用于汽車各種零部件。
汽車塑料零部件使用的工程塑料有哪些呢?
一、尼龍材料(PA)
尼龍主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件，主要品種是GFPA6、GFPA66、增強(qiáng)阻燃PA6等產(chǎn)品。
1、在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件上的應(yīng)用：由于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件主要是發(fā)熱和振動(dòng)部件，其部件所用材料大多數(shù)是玻纖增強(qiáng)尼龍。這是因?yàn)槟猃埦哂休^好的綜合性能，用玻纖改性后的尼龍，主要性能得到很大的提高，如強(qiáng)度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等。另外，尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價(jià)格相對(duì)便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件的理想選擇材料。進(jìn)氣歧管是改性尼龍材料在汽車領(lǐng)域中最為典型的應(yīng)用，1990年德國(guó)寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強(qiáng)尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在六汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)上。之后美國(guó)福特用玻纖增強(qiáng)PA66制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在V6發(fā)動(dòng)機(jī)上，緊接著世界各大汽車公司紛紛跟進(jìn)，改性尼龍進(jìn)氣歧管得到廣泛的應(yīng)用。
2、在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用：發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋、汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料，與金屬材質(zhì)相比，以汽缸頭蓋為例，質(zhì)量減輕50%，成本降低30%。除了發(fā)動(dòng)機(jī)部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強(qiáng)尼龍，如機(jī)油濾清器、刮雨器、散熱器格柵等。
聚賽龍尼龍材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用：
二、聚酯材料(PBT)
在汽車制造領(lǐng)域，PBT廣泛地用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等汽車零部件。PBT與增強(qiáng)PA、PC、POM在汽車制造業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，PA易吸水，PC的耐熱性耐藥性不及PBT。在汽車用途接管方面，由于PBT的抗吸水性優(yōu)于PA，將會(huì)逐漸取代PA。在相對(duì)濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節(jié)點(diǎn)處容易引起腐蝕，?？墒褂酶男訮BT。在80℃、90%相對(duì)濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
聚賽龍PBT材料最主要應(yīng)用于車燈系統(tǒng)：
三、聚甲醛材料(POM)
汽車行業(yè)是POM材料最大的潛在市場(chǎng)。POM具有質(zhì)輕、硬度大、耐磨、耐蠕變、耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動(dòng)力閥、萬上節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機(jī)裝置、電開關(guān)、安全帶扣等，尤其是滑塊等耐磨零件是改性POM的強(qiáng)項(xiàng)，這些部件對(duì)金屬磨耗小，減少了潤(rùn)滑油用量，增強(qiáng)了部件的使用壽命。
聚賽龍公司通過增強(qiáng)、增韌、耐磨等改性手段，開發(fā)出系列高性能聚甲醛產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域：
四、聚碳酸酯材料(PC)
改性PC由于具有優(yōu)異的耐熱性、耐沖擊性、剛性和良好的加工流動(dòng)性，在汽車上主要應(yīng)用于外飾件和內(nèi)飾件，儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉(zhuǎn)向柱護(hù)套、裝飾板、空調(diào)系統(tǒng)配件、車燈零部件等汽車零部件。
聚賽龍PC材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用：
五、車用塑料零部件最新行業(yè)進(jìn)展
1.索爾維發(fā)布創(chuàng)新熱固半固化樹脂系統(tǒng)
這種跨時(shí)代材料以ReichholdAdvalite™樹脂調(diào)配，提供以下市場(chǎng)中無與倫比的性能及優(yōu)勢(shì)：
▶60秒內(nèi)快干能力，是車結(jié)構(gòu)部件大規(guī)模生產(chǎn)的理想材料(每年15輛車)
▶性能達(dá)到汽車圧熱固化高性能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)水平
▶與其他快干系統(tǒng)相比硬度獨(dú)一無二
▶低粘性，設(shè)計(jì)用于自動(dòng)化生產(chǎn)
▶室溫中儲(chǔ)存性質(zhì)穩(wěn)定，免除冷庫和溫控運(yùn)輸
▶這種革命性的半固化樹脂系統(tǒng)在生產(chǎn)中具有高靈活性，可用于高速高效生產(chǎn)不同汽車部件。
“SolvaLite™的快干性能，加上索爾維在處理方式上的創(chuàng)新，使結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)效率和成本達(dá)到汽車OEM企業(yè)的目標(biāo)。”索爾維汽車生產(chǎn)線項(xiàng)目管理總監(jiān)GeraldPerrin這樣說。“在這個(gè)創(chuàng)新材料的開發(fā)中Reichhold是一個(gè)重要的合作伙伴，他們幫助索爾維創(chuàng)造了一種生產(chǎn)汽車組合結(jié)構(gòu)件的新方式。”
Reichhold先進(jìn)材料商業(yè)開發(fā)經(jīng)理JohnIlkka還說“Reichhold與索爾維有合作協(xié)議，共同開發(fā)了用于調(diào)制SolvaLite™730的Advalite™創(chuàng)新樹脂系統(tǒng)。我們?yōu)檫@種創(chuàng)新產(chǎn)品的上線而感到興奮，我們相信它能讓汽車業(yè)有個(gè)巨大的進(jìn)步。”
2.杜邦發(fā)布輕型及高強(qiáng)度解決方案
杜邦一直投資于材料研發(fā)，并為不同的合作伙伴開發(fā)出令人興奮的應(yīng)用產(chǎn)品。寶馬i8跑車就是這種投資類型的完美一例。寶馬i8跑車新的諧振腔采用杜邦™Zytel®PLUS95G35玻璃纖維增強(qiáng)尼龍為原材料。這款諧振腔，由寶馬集團(tuán)、杜邦高性能材料公司和MANN+HUMMEL密切合作共同開發(fā)，降低了兩個(gè)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音，帶來了更加愉快的駕駛體驗(yàn)。這種材料的輕質(zhì)和高強(qiáng)度特性還利于減少燃料消耗和CO2排放。
在不降低性能的同時(shí)減少排放的需要，是這種新應(yīng)用的推動(dòng)力。汽車制造商正在不斷尋找替代品，以應(yīng)對(duì)歐盟減少溫室氣體排放的目標(biāo)，從而導(dǎo)致歐洲新車市場(chǎng)出現(xiàn)重大變化。目標(biāo)要求在2021年之前將車輛二氧化碳的排放量控制在95g/km以下的水準(zhǔn)。
這些對(duì)環(huán)境政策的考慮，意味著在汽車行業(yè)有越來越多的成本效益的需求。易加工的熱塑性塑料能夠在車輛的整個(gè)壽命期間，可靠地承受發(fā)動(dòng)機(jī)艙或汽車外部嚴(yán)格的要求。限制排放的方法之一是通過渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)——減少發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的同時(shí)保持原有的功率。然而，減少發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的副作用是發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱量增加，因此需要用于動(dòng)力系統(tǒng)的工業(yè)元件，其在高熱、苛刻化學(xué)環(huán)境中是耐用的。
3.贏創(chuàng)合資企業(yè)瞄準(zhǔn)汽車行業(yè)輕量化產(chǎn)品
德國(guó)特殊化學(xué)品制造商贏創(chuàng)集團(tuán)攜手汽車工程公司ForwardEngineering攜手共建了一家合資企業(yè)，針對(duì)汽車行業(yè)推進(jìn)碳纖維復(fù)合零部件的工業(yè)化量產(chǎn)。
3月7日，這家位于埃森市的化學(xué)品公司宣布與VestaroGmbH(總部位于慕尼黑)之間的合作關(guān)系，表示贏創(chuàng)將恪守為汽車行業(yè)開發(fā)輕量化材料的承諾。“攜手Vestaro是我們進(jìn)一步擴(kuò)大與汽車制造商之間的合作邁出的重要一步。多年以來，我們一直在為汽車輕量化的發(fā)展開發(fā)產(chǎn)品。”贏創(chuàng)交聯(lián)劑業(yè)務(wù)經(jīng)理RobertoVila-Keller說道。
Vestaro說道，為了實(shí)現(xiàn)高效制造，贏創(chuàng)將提供技術(shù)咨詢，并挑選和調(diào)整基質(zhì)配方。“在合資企業(yè)，我們將工程技術(shù)和特殊化學(xué)品捆綁銷售，這意味著我們可以提供更好的復(fù)合材料矩陣系統(tǒng)。”Vestaro總經(jīng)理Leiflckert解釋道。
贏創(chuàng)將為新公司的材料開發(fā)提供胺類固化劑技術(shù)、Vestamin環(huán)氧樹脂配方和異氰酸酯Vestanat聚氨酯配方。ForwardEngineering原先是德國(guó)RodingAutomobile公司的設(shè)計(jì)部門，將為新公司提供混合結(jié)構(gòu)技術(shù)。Vestaro將由贏創(chuàng)和ForwardEngineering共同經(jīng)營(yíng)，贏創(chuàng)持股49%，F(xiàn)orwardEngineering持股51%。
4.新型環(huán)烯烴聚合物——應(yīng)汽車市場(chǎng)而生
由日本瑞翁(Zeon)生產(chǎn)的Zeonex和Zeonor環(huán)烯烴聚合物(COP)通常在醫(yī)療領(lǐng)域用于制造透明藥水瓶和其他容器，但近期該公司的目標(biāo)是強(qiáng)化該樹脂的其他性能，尤其是耐熱性、柔韌性和對(duì)玻璃的粘附性。
在近日于東京召開的第七屆汽車輕量化展覽會(huì)暨全球汽車展上，Zeon特種塑料和零部件部門的產(chǎn)品經(jīng)理KoichiIkeda說道，已經(jīng)開發(fā)出新級(jí)別樹脂L-24，應(yīng)用于汽車柔性扁平連接器系統(tǒng)。其中一個(gè)案例是自動(dòng)駕駛汽車中的77-GHz毫米波雷達(dá)系統(tǒng)。
新型環(huán)烯烴聚合物的目標(biāo)市場(chǎng)是汽車扁平柔性連接器和輕量化玻璃
據(jù)悉，相比液晶聚合物(LPC)和聚酰亞胺(PI)樹脂，L-24實(shí)質(zhì)性傳輸損耗更小。不同于LCP和PI，L-24不能溶解于30%苛性鈉?？闺娮栊砸埠糜谶@兩款競(jìng)爭(zhēng)性樹脂。介質(zhì)擊穿強(qiáng)度為250千伏/毫米，而LCP和PI都為150千伏/毫米。
由Zeon開發(fā)的另一款尚未公布的COP樹脂是L-3PS。這種光穩(wěn)定級(jí)別樹脂具備對(duì)玻璃的超強(qiáng)粘附性，是一種潛在的汽車玻璃輕量化材料。Zeon的理論是，L-3PS可以在兩層玻璃層中形成一層內(nèi)層，外層仍是持久耐用的玻璃，但這樣就實(shí)現(xiàn)了汽車玻璃輕量化。L-3PS對(duì)金屬的粘附性也很強(qiáng)。即使用氙燈照射2000個(gè)小時(shí)，其光傳導(dǎo)性能也不會(huì)改變。
